利用ERDAS进行洪水淹没分析

张跃飞 冷晓雷 陆玉明

（河南省地质测绘总院，河南 郑州 450006）

0 引言

人类自古以来就开始研究洪水的灾害，分析研究的方法有好多种，而结合ERDAS IMAGINE 软件进行的研究还很少。利用虚拟GIS模块分析洪水层，为洪水损失的计算提供数据，其方法的准确程度，需要进一步研究。依靠海量的实地数据是数据可靠性的保障。但是预演和推算可以借助卫星以及雷达获取的数据进行分析。

洪水分析的一些要解决的问题：

一是各部门对同一地区、同一时间发生的洪水灾害淹没范围的监测数据差距大，获取数据的方法不能覆盖完整的区域；二是灾情的统计主要依据抽样调查，时效性不足；三是灾情的估算缺乏依据或者片面。因此需要大区域的进行洪水淹没的分析对洪灾的准确把握十分重要。

随着GIS 技术的日趋成熟，很多研究人员将GIS 与水文模拟结合起来，对水灾多发地区进行淹没分析，从预警的视角研究水灾覆盖的范围。ERDAS 以其强大的GIS 分析功能，在防洪中起到了很大的作用。

对洪水淹没的预演是ERDAS VirtualGIS 的强项，可以在事发前后进行相关的淹没区模拟，从而为决策提供依据。

ERDAS IMAGINE 可以生产数字高程模型，可以清楚的确定洪水威胁的地区，对于高程低的地方可以划为高危险区域，无论对防灾减灾还是灾后处理都有着参考价值，甚至是经济开发选址方面都有一定的作用。

1 利用ERDAS 中虚拟GIS 分析处理

1.1 数据预处理

首先要在所要分析的区域图上生成DEM，将已有图件在Arcview中进行矢量化处理，尽量多得保持低洼点的高程。平坦区域可以少采点，然后通过内插数据的方法生成三维地形表面。生成三维地形表面有两种差值方法，线性插值和非线性插值。线性插值就是一次多项式进行计算，非线性插值就是多次多项式进行计算。线性插值出来棱角较多，非线性插值结果较为平滑，过渡自然。所以采用非线性插值较为合理。

把处理好的Grid 格式的文件导入到ERDAS 软件中，并另存为IMG 格式。再将该区域的的多光谱图像利用生成的IMG 的图形进行几何校正。

把经过投影变换和几何校正的多光谱图像在数据预处理模块中生成DEM。在生成DEM 的时候，像元的设置的越大，其分析的精度就越小，处理时间越快，反之则精度大，而处理时间越慢。一般选择X：20/Y：20 左右。可以根据分析的精确程度进行调整。

1.2 分析范围的确定

此次洪水分析只是对低于预定高程的区域进行统计，对于现实情况中的上游河水，以及地表水流、低洼池塘等没有在考虑范围内。只是根据DEM 进行填充式的分析。

1.3 具体实现的方法及步骤

1.3.1 DEM 调入

三维可视化是以数字高程模型(DEM)为基础，然后按照工作需要在DEM 上覆盖遥感图像、地理要素和文字符号标注等多种数据，生成三维地形景观。

DEM 在数据预处理模块中生成后引入图像，步骤如下：

打开IMG 文件，在VirtualGIS 的下拉菜单中点击Virtual Viewer视窗，File—open—DEM—Select Layer to Add 对话框，选择需要处理的文件，并设置参数。文件的波段及详细程度可以按需求进行设置。详细程度的设置对数据处理的速度有影响，详细程度越高其分辨率越高，体现的地面起伏越多。可以通过多次调试达到需要的结果。图1 为建立了DEM 的图形。

图1

1.3.2 直观化调整视景特性

ERDAS IMAGINE 拥有的虚拟GIS 模块具有三维飞行、虚拟世界、视域分析、动画制作的强大功能。建立三维直观化的视景为了方便直接的体现洪水的淹没区域，从感官上给决策者提供判断的依据。

在VirtualGIS 视窗菜单条View/Scene Properties—Scene Properties对话框中，Motion 栏目中设置漫游的速度、漫游距离等可以直观的观察地面的三维视图。在DEM 栏目中设置垂直比例、地面颜色等，一般的垂直比例要大于1：1，这样虽然有点失真，但是可以更加直观的把地形的差异化表示出来。但是不要太大，否则模拟出来的视景较为突兀，缺乏了真实感。如图2 为1：5 的处置拉伸。

图2

1.3.3 创建三维全景视窗

在VirtualGIS 视窗菜单中选择，View/Create Overview Viewer/ERDAS IMAGINE 创建全景视景窗，可以做到全局的洪水淹没区的浏览。在VirtualGIS 视窗菜单中选择Utilite/Select Properties/Eye(Target)Edit 对话框中可以设置观测点的位置及观测目标的位置，来设置视角。

1.3.4 创建洪水层

VirtualGIS 视窗菜单下File/New WaterLayer/Creat Water Layer，创建洪水层，此时就在视窗菜单栏中增加了一项Water 菜单，这里可以对洪水层进行参数设置。

用Create Fill Area 模式对前面创建的洪水层进行编辑，点击菜单Water/Create Fill Area/Water Properties 后出现对话框，在该对话框中可以点击Select Point 按钮，并在虚拟视窗中点击基准的点，那么该点的高程坐标就可以提取出来，可以修改洪水淹没的基准高程，洪水填充颜色等，多次修改后可以产生不同基准下的淹没区。

对淹没区进行三维可视化模拟，使得洪灾情况一目了然，给人直观的认识。

图3 淹没前

图4 淹没后

如图3 与图4 对比因城市北面较低，淹没后的城市北面出现了较大的淹没区域。

1.3.5 洪水面积的统计方法

洪水淹没区面积的统计相对淹没可视化来讲，通过数值的体现可以给分析者一个比较充分的更为理性的认识。在Creat Fill Area 中能够得知填充洪水的面积，但是在高程的控制方面不是很完善，它需要知道实地的坐标，才能在要选择的区域进行分析。

可以在Area Fill Attributes 中看到选择区域的洪水面积，然后再更改该区域的基准高程，得到新的洪水淹没面积。通过收集多年的降水及洪水淹没的实际高程，可以更接近现实的把洪水淹没区进行三维可视化的模拟，并统计出受灾面积。

2 结语

使用ERDAS 对无源淹没进行三维可视化模拟，使得对灾区的淹没范围一目了然，依据降雨量对灾区进行淹没区分析，可以及时的对可能淹没区域进行提前预警。

洪水淹没的分析给政府制定防洪、治洪提供了理论依据，从而为进一步开展洪水治理工作开拓了更广阔的前景。

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［3］李天文，吴琳，曹颖.基于渭河下游DEM 的洪水淹没分析与模拟[J].水土保持通报，2005（4）.